ஒற்றை ஃபோட்டான் InGaAs ஃபோட்டோடெடெக்டர்

ஒற்றை ஃபோட்டான்InGaAs ஒளிக்கண்டறிப்பான்

LiDAR இன் விரைவான வளர்ச்சியுடன்,ஒளி கண்டறிதல்தானியங்கி வாகன கண்காணிப்பு இமேஜிங் தொழில்நுட்பத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்நுட்பம் மற்றும் ரேஞ்ச் தொழில்நுட்பமும் அதிக தேவைகளைக் கொண்டுள்ளன, பாரம்பரிய குறைந்த ஒளி கண்டறிதல் தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தப்படும் டிடெக்டரின் உணர்திறன் மற்றும் நேரத் தெளிவுத்திறன் உண்மையான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது. ஒற்றை ஃபோட்டான் என்பது ஒளியின் மிகச்சிறிய ஆற்றல் அலகு ஆகும், மேலும் ஒற்றை ஃபோட்டான் கண்டறிதல் திறன் கொண்ட டிடெக்டர் குறைந்த ஒளி கண்டறிதலின் இறுதி கருவியாகும். InGaAs உடன் ஒப்பிடும்போதுAPD ஒளிக்கற்றை, InGaAs APD ஃபோட்டோடெக்டரை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டர்கள் அதிக மறுமொழி வேகம், உணர்திறன் மற்றும் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, IN-GAAS APD ஃபோட்டோடெக்டர் ஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டர்கள் குறித்த தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சிகள் உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன.

இத்தாலியின் மிலன் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதன்முதலில் ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டானின் நிலையற்ற நடத்தையை உருவகப்படுத்த இரு பரிமாண மாதிரியை உருவாக்கினர்.பனிச்சரிவு ஒளிக்கண்டறிப்பான்1997 ஆம் ஆண்டில், ஒற்றை ஃபோட்டான் பனிச்சரிவு ஒளிக்கற்றை கண்டுபிடிப்பாளரின் நிலையற்ற பண்புகளின் எண் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளை வழங்கியது. பின்னர் 2006 ஆம் ஆண்டில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் MOCVD ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு பிளானர் வடிவியல்InGaAs APD ஒளிக்கற்றைஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டர், பிரதிபலிப்பு அடுக்கைக் குறைத்து, பன்முக இடைமுகத்தில் மின்சார புலத்தை மேம்படுத்துவதன் மூலம் ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிதல் செயல்திறனை 10% ஆக அதிகரித்தது. 2014 ஆம் ஆண்டில், துத்தநாக பரவல் நிலைமைகளை மேலும் மேம்படுத்துவதன் மூலமும், செங்குத்து கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவதன் மூலமும், ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டர் 30% வரை அதிக கண்டறிதல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் சுமார் 87 ps நேர நடுக்கத்தை அடைகிறது. 2016 ஆம் ஆண்டில், SANZARO M மற்றும் பலர் InGaAs APD ஃபோட்டோடெக்டர் ஒற்றை-ஃபோட்டான் டிடெக்டரை ஒரு மோனோலிதிக் ஒருங்கிணைந்த மின்தடையுடன் ஒருங்கிணைத்து, டிடெக்டரை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சிறிய ஒற்றை-ஃபோட்டான் எண்ணும் தொகுதியை வடிவமைத்து, பனிச்சரிவு கட்டணத்தை கணிசமாகக் குறைக்கும் ஒரு கலப்பின தணிப்பு முறையை முன்மொழிந்தனர், இதன் மூலம் பிந்தைய துடிப்பு மற்றும் ஆப்டிகல் க்ராஸ்டாக்கைக் குறைத்து, நேர நடுக்கத்தை 70 ps ஆகக் குறைத்தனர். அதே நேரத்தில், பிற ஆராய்ச்சி குழுக்களும் InGaAs APD பற்றிய ஆராய்ச்சியை மேற்கொண்டன.ஒளிக்கண்டறிப்பான்ஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டர். எடுத்துக்காட்டாக, பிரின்ஸ்டன் லைட்வேவ், InGaAs/InPAPD ஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டரை பிளானர் அமைப்புடன் வடிவமைத்து வணிக பயன்பாட்டிற்கு கொண்டு வந்துள்ளது. ஷாங்காய் தொழில்நுட்ப இயற்பியல் நிறுவனம், துத்தநாக வைப்புகளை அகற்றுதல் மற்றும் 1.5 MHz துடிப்பு அதிர்வெண்ணில் 3.6 × 10 ⁻⁴/ns துடிப்பு என்ற இருண்ட எண்ணிக்கையுடன் கொள்ளளவு சமநிலை வாயில் துடிப்பு பயன்முறையைப் பயன்படுத்தி APD ஒளிக்கதிர் கண்டுபிடிப்பாளரின் ஒற்றை-ஃபோட்டான் செயல்திறனை சோதித்தது. ஜோசப் பி மற்றும் பலர், மீசா அமைப்பு InGaAs APD ஒளிக்கதிர் கண்டுபிடிப்பான் ஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டரை பரந்த பேண்ட்கேப்புடன் வடிவமைத்தனர், மேலும் கண்டறிதல் செயல்திறனை பாதிக்காமல் குறைந்த இருண்ட எண்ணிக்கையைப் பெற InGaAsP ஐ உறிஞ்சும் அடுக்குப் பொருளாகப் பயன்படுத்தினர்.

InGaAs APD ஃபோட்டோடெக்டர் ஒற்றை ஃபோட்டான் டிடெக்டரின் இயக்க முறை இலவச செயல்பாட்டு பயன்முறையாகும், அதாவது, பனிச்சரிவு ஏற்பட்ட பிறகு APD ஃபோட்டோடெக்டர் புற சுற்றுகளை அணைக்க வேண்டும், மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட காலத்திற்கு அணைத்த பிறகு மீட்க வேண்டும். தணித்தல் தாமத நேரத்தின் தாக்கத்தைக் குறைக்க, இது தோராயமாக இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: ஒன்று, தணிப்பை அடைய செயலற்ற அல்லது செயலில் தணித்தல் சுற்றுகளைப் பயன்படுத்துவது, எடுத்துக்காட்டாக R Thew ஆல் பயன்படுத்தப்படும் செயலில் தணித்தல் சுற்று போன்றவை. படம் (a), (b) என்பது மின்னணு கட்டுப்பாடு மற்றும் செயலில் தணித்தல் சுற்று மற்றும் APD ஃபோட்டோடெக்டருடனான அதன் இணைப்பு ஆகியவற்றின் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட வரைபடமாகும், இது கேடட் அல்லது ஃப்ரீ ரன்னிங் பயன்முறையில் வேலை செய்ய உருவாக்கப்பட்டது, இது முன்னர் உணரப்படாத பிந்தைய பல்ஸ் சிக்கலைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது. மேலும், 1550 nm இல் கண்டறிதல் செயல்திறன் 10% ஆகும், மேலும் பிந்தைய பல்ஸின் நிகழ்தகவு 1% க்கும் குறைவாகக் குறைக்கப்படுகிறது. இரண்டாவது, சார்பு மின்னழுத்தத்தின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் வேகமான தணித்தல் மற்றும் மீட்டெடுப்பை உணர்ந்து கொள்வது. பனிச்சரிவு துடிப்பின் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டைச் சார்ந்து இல்லாததால், தணிப்பு தாமத நேரம் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது மற்றும் கண்டுபிடிப்பாளரின் கண்டறிதல் திறன் மேம்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, LC கோமண்டர் மற்றும் பலர் கேட்டட் பயன்முறையைப் பயன்படுத்துகின்றனர். InGaAs/InPAPD ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கேட்டட் சிங்கிள்-ஃபோட்டான் டிடெக்டர் தயாரிக்கப்பட்டது. 1550 nm இல் ஒற்றை-ஃபோட்டான் கண்டறிதல் செயல்திறன் 55% க்கும் அதிகமாக இருந்தது, மேலும் 7% பிந்தைய துடிப்பு நிகழ்தகவு அடையப்பட்டது. இந்த அடிப்படையில், சீனாவின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகம், ஃப்ரீ-மோட் InGaAs APD ஃபோட்டோடெக்டர் சிங்கிள்-ஃபோட்டான் டிடெக்டருடன் இணைந்து ஒரே நேரத்தில் மல்டி-மோட் ஃபைபரைப் பயன்படுத்தி ஒரு liDAR அமைப்பை நிறுவியது. சோதனை உபகரணங்கள் படம் (c) மற்றும் (d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, மேலும் 12 கிமீ உயரம் கொண்ட பல அடுக்கு மேகங்களைக் கண்டறிதல் 1 வினாடி நேரத் தெளிவுத்திறன் மற்றும் 15 மீ இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் மூலம் உணரப்படுகிறது.